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细菌是聪明的，或者说是狡猾的。它们采用许多不同的策略来调控基因表达，以应对环境中不断变化的条件。有一种类型的调控涉及到非编码RNA分子，即小RNA（sRNA）。美国伊利诺伊大学的研究人员近日开展了一项新研究，***描述了细菌中sRNA与其靶点相互作用的影响因素。这项成果发表在《Nature Communications》杂志上，并作为编辑精选文章推荐。
细菌的sRNA常常参与调控应激反应，其机制是与靶点mRNA发生相互作用，并增强或抑制其稳定性，或控制mRNA产生的蛋白量。Hfq是一种六聚体RNA伴侣蛋白，可促进RNA之间的结合并增强sRNA的稳定性。尽管人们已在体外研究了sRNA-mRNA相互作用的动力学，但如果突变导致错配发生，对相互作用有何影响？这在很大程度上仍然是未知的。
伊利诺伊大学的微生物学教授Cari Vanderpool表示：“我们想了解小RNA与其mRNA靶点之间的碱基配对相互作用对整体的调控结果产生什么影响。我们采取了一种方法，能够对细菌细胞内的单个sRNA和mRNA分子进行观察和计数，从而在分子水平上了解那里发生了什么。”
研究人员利用数学建模和定量超分辨率成像来检查单个碱基配对相互作用的变化对调控动力学参数的影响，例如sRNA寻找mRNA靶点所需的时间。
此次研究的***是SgrS这种小RNA，当细菌从周围吸收了太多的葡萄糖分子时，SgrS就会帮助阻止葡萄糖分子的跨膜运输。Vanderpool小组之前的工作表明，在糖应激条件下，SgrS与其主要靶点ptsG的mRNA结合。ptsG编码了葡萄糖转运体的一部分。SgrS抑制ptsG的翻译，从而阻止新的葡萄糖转运体产生，减慢了葡萄糖的转运速度，直到新陈代谢能够赶上。
为了确定SgrS分子中对ptsG调控起重要作用的区域，研究人员利用Illumina的高通量测序技术并行分析了数千个突变体，并找到了那些对调控相互作用影响***大的突变体。
Vanderpool说：“我们发现，单个碱基配对的相互作用对调控有一些影响，但影响相对较小。sRNA若发生突变，破坏了它与伴侣蛋白Hfq相互作用的能力，则影响会更大。如果sRNA不能有效地与伴侣蛋白结合，那么它在寻找mRNA靶点时就会慢得多，一旦找到，它就会更快地与伴侣分开。”
***作者Anustup Poddar表示：“我们通过高通量测序和定量超分辨率成像平台，测定了因SgrS与ptsG mRNA之间的单碱基不匹配而导致的结合和解离速率的差异。这些值比热力学预测值要小得多，说明我们还需要深入了解伴侣蛋白在碱基配对介导的靶点搜索中的作用。”
即使碱基配对中断，只要Hfq伴侣蛋白存在，SgrS对ptsG的调控作用就仍然存在。这项研究清楚地表明，Hfq在促进和稳定SgrS和ptsG之间的相互作用方面发挥了重要作用。Vanderpool认为，这些发现是令人惊讶的，因为人们往往认为碱基配对相互作用的破坏带来了***大影响。
Vanderpool团队正在与芝加哥大学的生物化学和分子生物学教授Jingyei Fei合作，研究SgrS其他靶点的动力学参数，以便了解调控的层次结构。
